import torch
from torch import nn

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        适用性： CBAM 模块适用于任何卷积神经网络，可以根据需要插入到网络的不同位置，以提升模型性能。
        超参数调整： 可以根据模型规模和计算资源，调整 CBAM 模块的参数，如 ratio 和 kernel_size。
        性能提升： 在实际应用中，加入 CBAM 模块通常能够提升模型的准确率，但也会增加一定的计算开销，需要权衡。
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#通道注意力模块（Channel Attention Module）

class ChannelAttention(nn.Module):
    def __init__(self, in_planes, ratio=16):
        super(ChannelAttention, self).__init__()
        self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1)
        self.max_pool = nn.AdaptiveMaxPool2d(1)

        self.fc1 = nn.Conv2d(in_planes, in_planes // ratio, 1, bias=False)
        self.relu1 = nn.ReLU()
        self.fc2 = nn.Conv2d(in_planes // ratio, in_planes, 1, bias=False)
        self.sigmoid = nn.Sigmoid()

    def forward(self, x):
        avg_out = self.fc2(self.relu1(self.fc1(self.avg_pool(x))))
        max_out = self.fc2(self.relu1(self.fc1(self.max_pool(x))))
        out = avg_out + max_out
        return self.sigmoid(out)

#空间注意力模块（Spatial Attention Module）
class SpatialAttention(nn.Module):
    def __init__(self, kernel_size=7):
        super(SpatialAttention, self).__init__()

        assert kernel_size in (3, 7), 'kernel size must be 3 or 7'
        padding = 3 if kernel_size == 7 else 1

        self.conv1 = nn.Conv2d(2, 1, kernel_size, padding=padding, bias=False)  # 7,3     3,1
        self.sigmoid = nn.Sigmoid()

    def forward(self, x):
        avg_out = torch.mean(x, dim=1, keepdim=True)
        max_out, _ = torch.max(x, dim=1, keepdim=True)
        x = torch.cat([avg_out, max_out], dim=1)
        x = self.conv1(x)
        return self.sigmoid(x)

#CBAM 模块
class CBAM(nn.Module):
    def __init__(self, in_planes, ratio=16, kernel_size=7):
        super(CBAM, self).__init__()
        self.ca = ChannelAttention(in_planes, ratio)
        self.sa = SpatialAttention(kernel_size)

    def forward(self, x):
        out = x * self.ca(x)
        result = out * self.sa(out)
        return result


# 输入 N C H W,  输出 N C H W
if __name__ == '__main__':
    DEVICE = 'mps' if torch.backends.mps.is_available() else 'cpu'  # 支持 MPS 则使用，否则使用 CPU
    print(f"Using device: {DEVICE}")
    block = CBAM(64).to(DEVICE)
    input = torch.rand(1, 64, 64, 64).to(DEVICE)
    output = block(input)
    print(input.size(), output.size())